Des chercheurs de l'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg (SPbPU) ont proposé une nouvelle approche pour décrire l'interaction des métaux avec les fluctuations électromagnétiques (c. avec des rafales aléatoires de champs électriques et magnétiques). Les résultats obtenus ont des applications à la fois en physique fondamentale, et pour créer des nanodispositifs à des fins diverses. L'article a été publié dans le Revue Physique Européenne C .

Le fonctionnement des microdispositifs utilisés dans la technologie moderne est influencé par la force de Casimir causée par les fluctuations électromagnétiques. C'est la force d'attraction agissant entre deux surfaces dans le vide. Une telle interaction entre des corps électriquement neutres situés à une distance de moins d'un micromètre a été théoriquement décrite au milieu du 20e siècle par l'académicien Evgeny Lifshitz. Dans certains cas, cependant, La théorie de Lifshitz contredit les résultats expérimentaux. Un mystérieux paradoxe a été découvert dans le processus de mesures précises des forces de Casimir dans les nanodispositifs.

"Les prédictions de la théorie de Lifshitz n'étaient en accord avec les résultats de mesure que si les pertes d'énergie des électrons de conduction dans les métaux n'étaient pas prises en compte dans les calculs. Ces pertes, cependant, existe! Il est de notoriété publique que le courant électrique chauffe légèrement le fil. Dans la littérature, cette situation s'appelle le puzzle Casimir, " explique Galina Klimchitskaya, Professeur de l'Institut de Physique, Nanotechnologie et Télécommunications, SPbPU.

Les scientifiques de l'Université polytechnique ont simultanément pris en compte les pertes d'énergie des électrons dans les métaux et sont parvenus à un accord entre les prédictions de la théorie de Lifshitz et les mesures de haute précision de la force de Casimir. Une nouvelle approche, décrivant l'interaction des métaux avec les fluctuations électromagnétiques, tient compte du fait qu'il existe deux types de fluctuations :Les fluctuations réelles (similaires aux champs électromagnétiques observés), et les fluctuations dites virtuelles qui ne peuvent pas être observées directement (semblables aux particules virtuelles qui constituent le vide quantique).

"L'approche proposée conduit à approximativement la même contribution des fluctuations réelles à la force de Casimir, comme celui couramment utilisé, mais modifie significativement la contribution des fluctuations virtuelles. Par conséquent, La théorie de Lifshitz est en accord avec l'expérience, en tenant compte des pertes d'énergie des électrons dans les métaux, " dit Vladimir Mostepanenko, Professeur de l'Institut de Physique, Nanotechnologie et Télécommunications, SPbPU.

Les résultats publiés se réfèrent à des métaux non magnétiques. À l'avenir, les chercheurs prévoient d'étendre les résultats aux matériaux ayant des propriétés ferromagnétiques. Ainsi, il y aura une opportunité pour un calcul fiable et la création de plus de nanodispositifs miniatures exploités sous l'influence de la force de Casimir.